核電站平面測量控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計分析

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核工業(yè)南京建設(shè)集團(tuán)有限公司 江蘇南京 210000

控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計就是使測量控制網(wǎng)方案在滿足精度要求的前提下具有最優(yōu)性，在滿足控制網(wǎng)精度的同時兼顧網(wǎng)的可靠性及成本等。其中控制網(wǎng)精度主要包括點(diǎn)位中誤差、邊長相對中誤差以及最弱邊長中誤差等；控制網(wǎng)的可靠性是指網(wǎng)中要有足夠數(shù)量的多余觀測，使其具有探測觀測中粗差的能力和抵抗觀測值中殘存粗差對平差成果影響的能力；而控制網(wǎng)的成本主要著重考慮埋石和觀測時的費(fèi)用。因此，探討控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的方法在實(shí)際工作中有重要的意義[1]。

1 核電站平面控制測量的特性分析

電廠施工控制網(wǎng)是電廠建設(shè)測量的基準(zhǔn)，其精度的高低直接影響電廠建、構(gòu)筑物的施工質(zhì)量及電廠的運(yùn)行安全。為了便于使用和測量，施工控制網(wǎng)包含平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。利用差分衛(wèi)星定位技術(shù)，平面控制網(wǎng)點(diǎn)位測量精度可以達(dá)到厘米級，該精度可以滿足一般控制測量的精度要求，但是由于施工平面控制網(wǎng)相鄰邊長較短，經(jīng)常出現(xiàn)小于百米的短邊，而測量精度要求又較高，要求一級建筑方格網(wǎng)的邊長相對中誤差≤1/30000，因此，對于小于百米的短邊，控制點(diǎn)的點(diǎn)位精度應(yīng)≤3mm，方可滿足測量精度要求。過去通常采用增加測回數(shù)的邊角網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)等方法來確保達(dá)到測量精度要求，但是對作業(yè)場所要求苛刻，而且增加了作業(yè)人員的工作強(qiáng)度和作業(yè)周期，作業(yè)成本高。

2 核電站平面測量控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計分析

2.1 控制網(wǎng)的設(shè)計

GPS控制網(wǎng)點(diǎn)的設(shè)計原則考慮以下因素：（1）覆蓋整個核電廠區(qū)；（2）兼顧考慮輔助配套工程建設(shè)需要，如進(jìn)廠道路、生活區(qū)、觀景平臺、混凝土生產(chǎn)鏈等；（3）點(diǎn)位易于后期工程使用，不易被破壞或受影響較??；（4）網(wǎng)型圖形條件較優(yōu)，觀測時有較多的重復(fù)基線和獨(dú)立環(huán)，有構(gòu)成異步閉合條件，幾何強(qiáng)度較好；（5）多網(wǎng)點(diǎn)之間可以不通視，但每一個點(diǎn)至少有一個以上的通視方向；（6）網(wǎng)點(diǎn)布局易于廠區(qū)次級網(wǎng)建立時的擴(kuò)展，觀測；（7）網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離大功率的無線電發(fā)射源200m以上，高壓輸電線50m以上，避免其周圍磁場對GPS衛(wèi)星信號的干擾；（8）網(wǎng)點(diǎn)附近不應(yīng)有大面積的水域或?qū)﹄姶挪ǚ瓷洌ɑ蛭眨?qiáng)烈的物體，避免多路徑效應(yīng)影響[2]。

2.2 編寫技術(shù)設(shè)計說明書

通過編寫技術(shù)設(shè)計說明，有利于擬定核電站平面控制測量的實(shí)施計劃，進(jìn)而對平面控制測量整體計劃、測量技術(shù)等進(jìn)行準(zhǔn)確說明，在技術(shù)設(shè)計說明書的編寫過程中，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：第一，確定設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計任務(wù)；第二，確定測繪區(qū)域地理位置、地形地貌特征；第三，充分利用已有的測繪成果；第四，在設(shè)計方案中確定平面控制網(wǎng)的等級、密度、圖形等；第四，對控制網(wǎng)圖上設(shè)計精度進(jìn)行準(zhǔn)確估算；第五，確定標(biāo)志建造、委托保管的要求，對測邊、測腳儀器進(jìn)行檢驗(yàn)；確定測繪成果、質(zhì)量評估的方法和要求。

2.3 一類設(shè)計

一類設(shè)計為控制網(wǎng)圖形時，在控制網(wǎng)成果精度要求及觀測手段可能達(dá)到的精度已定的情況下，對控制網(wǎng)圖形設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，即點(diǎn)位的最佳布設(shè)和采用最佳的觀測方案。由于受施工現(xiàn)場總體布置的影響，控制點(diǎn)位的可選擇余地不大，但在選點(diǎn)過程中，結(jié)合工程的施工進(jìn)度安排及施工的先后順序，要求保證控制加密網(wǎng)點(diǎn)在后續(xù)的施工定位等工程建設(shè)中得到最大程度的利用。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場總體布置情況，次級加密網(wǎng)點(diǎn)布置如圖1所示。并且初步選定的觀測方案為完全邊角觀測。

2.4 二類設(shè)計

二類設(shè)計為觀測值權(quán)的設(shè)計，是在控制網(wǎng)的圖形和精度要求已定的情況下設(shè)計觀測值的精度，進(jìn)行觀測工作量的最佳分配，使儀器和各種觀測手段得到合理的組織。在核電控制測量中，使用的儀器測角精度均能達(dá)到0.5s級，測距精度1+1×10-6級，觀測值的觀測精度是以邊角等精度觀測處理，并按統(tǒng)一觀測要求進(jìn)行，即測角：水平角采用全圓方向觀測法用TC2003全站儀或等精度的儀器測2測回，每半測回每方向3次照準(zhǔn)讀數(shù)，讀數(shù)差控制在3"；半測回歸零差控制在3"；同一方向值較差控制在3"；各方向值取2測回的平均值。測距：用TC2003全站儀或等精度的儀器測2測回，每測回照準(zhǔn)1次3次讀數(shù)取平均值，在測距的同時測定溫度、氣壓、相對濕度。距離讀數(shù)精確到0.1mm、溫度精確到1℃、相對濕度精確到1%。各邊長進(jìn)行對向觀測，并控制經(jīng)改正后較差在2mm以內(nèi)[3]。

2.5 三類設(shè)計

三類設(shè)計為控制網(wǎng)的改進(jìn)設(shè)計（加密設(shè)計），是整個控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的重要內(nèi)容。通過增刪部分觀測值和改變部分觀測值的權(quán)，以及增刪及移動部分點(diǎn)位來改善控制網(wǎng)成果的精度。在同樣滿足控制網(wǎng)成果精度的前提下，選擇最優(yōu)方案，既能保證測量成果質(zhì)量，又能節(jié)省人力物力的投入，減少外業(yè)工作量。三類設(shè)計主要在測量控制網(wǎng)優(yōu)化軟件上進(jìn)行。

3 結(jié)語

衡量一個測量控制網(wǎng)建立成功與否，除了控制網(wǎng)精度達(dá)到相應(yīng)測量規(guī)范要求外，另外一個很重要的方面就是其實(shí)用性。一個測量精度再高的控制網(wǎng)，在工程施工建設(shè)過程中，如果使用不方便，利用率低，那么也不能算作成功。本測量網(wǎng)于2018年5月開始建設(shè)，歷時一個月完成。建成后至今，為核電主廠區(qū)場平土石方工程、主體工程勘察勘測，以及附屬配套工程的建設(shè)測量定位，發(fā)揮了極其重要的作用，總體上達(dá)到了預(yù)期建設(shè)的目的。其建立是一個系統(tǒng)工程，從網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計，到外業(yè)觀測，再到數(shù)據(jù)處理，每一個環(huán)節(jié)都直接關(guān)乎其質(zhì)量。